1、果膠酶在果汁生產中的作用人教版選修課標領航1簡述果膠酶的作用。2檢測果膠酶的活性。3探究溫度和pH對果膠酶活性的影響以及果膠酶的最適用量。4搜集有關果膠酶應用的資料。【重點】探究溫度和pH對果膠酶活性的影響及果膠酶的最適用量。【難點】【難點】相關的實驗設計。相關的實驗設計。第1頁/共36頁情境導引由水果制作果汁要解決兩個主要問題：一是果肉的出汁率低，耗時長；二是榨取的果汁渾濁、黏度高，容易發生沉淀。而在生產中可用果膠酶和纖維素酶來解決上述問題。決上述問題。第2頁/共36頁基礎自主梳理一、果膠與果膠酶1果膠(1)作用：是植物_及胞間層的主要組成成分之一。(2)成分：由成分：由_聚合而成的一種高分

2、聚合而成的一種高分子化合物，不溶于水。子化合物，不溶于水。細胞壁半乳糖醛酸半乳糖醛酸第3頁/共36頁2果膠酶(1)作用：能把_分解成可溶性的半乳糖醛酸。(2)組成：是分解果膠的一類酶的總稱，包括_、果膠分解酶和_等。(3)來源：來源：_、霉菌、酵母菌和、霉菌、酵母菌和_均能產生果均能產生果膠酶。由霉菌膠酶。由霉菌_生產的果膠酶，被廣泛地應用生產的果膠酶，被廣泛地應用于果汁加工業。于果汁加工業。果膠多聚半乳糖醛酸酶果膠酯酶植物植物細菌細菌發酵發酵第4頁/共36頁二、酶的活性與影響酶活性的因素1酶的活性是指酶_一定化學反應的能力，其活性高低用一定條件下，酶所催化的某一化學反應的_來表示。2酶的反應

3、速度是指單位時間內、單位體積中反應物的_或產物的_。3影響酶活性的條件有影響酶活性的條件有_、pH和和_等。等。催化反應速度減少量增加量溫度溫度酶的抑制劑酶的抑制劑第5頁/共36頁思考感悟高溫使酶的活性喪失后，可否再恢復，為什么？【提示】【提示】不能恢復。高溫破壞了酶分子的空間不能恢復。高溫破壞了酶分子的空間結構，對酶造成了不可逆的破壞。結構，對酶造成了不可逆的破壞。第6頁/共36頁三、果膠酶的用量生產果汁時，為了使果膠酶得到充分的利用，需生產果汁時，為了使果膠酶得到充分的利用，需要控制好要控制好_，用量多少常要通過實驗，用量多少常要通過實驗手段探究。手段探究。酶的用量酶的用量第7頁/共36頁

4、核心要點突破探究酶活性最適條件的實驗設計探究酶活性最適條件的實驗設計1探究溫度對果膠酶活性的影響(1)實驗原理果膠酶活性受溫度影響。處于最適溫度時，活果膠酶活性受溫度影響。處于最適溫度時，活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比。酶的活性大小成正比。第8頁/共36頁(2)操作步驟操作步驟第9頁/共36頁實驗溫實驗溫度度30 35 40 45 50 55 60 65 70果汁量果汁量(mL)第10頁/共36頁(3)注意事項在混合蘋果泥和果膠酶之前進行恒溫處理的目的是保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免混合后的溫度變化，確保實驗結果的

5、準確性。通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶的活性的原理是：果膠酶將果膠分解為小分子物質，可通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反映了果膠酶催化分解果膠的能力的大小。本實驗的實驗對象是酶的活性，溫度作為自變本實驗的實驗對象是酶的活性，溫度作為自變量，屬于探究性的定量實驗。自變量溫度可設置量，屬于探究性的定量實驗。自變量溫度可設置梯度來確定最適值。溫度梯度越小，實驗結果越梯度來確定最適值。溫度梯度越小，實驗結果越精確。精確。第11頁/共36頁特別提醒(1)本實驗仍是對照實驗(相互對照)，每支試管中蘋果泥和果膠酶的用量要嚴格控制相等。(2)嚴格控制各實驗組的嚴格控制各實驗組的pH、操作的程序等。、

6、操作的程序等。第12頁/共36頁2探究pH對果膠酶活性的影響(1)用攪拌器攪拌制成蘋果泥，蘋果泥來源要相同(2)將分別裝有蘋果泥和果膠酶的試管在恒溫水浴中保溫(3)將蘋果泥和果膠酶分別加入9組實驗用的試管中(pH梯度可設置為5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)，并快速混合調節pH(4)放進恒溫水浴中反應一段時間放進恒溫水浴中反應一段時間第13頁/共36頁(5)將試管中的混合物過濾，并用量筒測量果汁體積，比較果汁的多少，確定最適pH(6)記錄實驗結果記錄實驗結果pH5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0果汁量果汁量(mL)第14

7、頁/共36頁(2011年無錫高二檢測)本課題的實驗步驟中，在完成“燒杯中分別加入蘋果泥、試管中分別注入果膠酶溶液、編號、編組”之后，有下面兩種操作：方法一：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合，再把混合液的pH分別調至4、5、610。方法二：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥的pH分別調至4、5、610，再把pH相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。(1)請問哪一種方法更為科學：_，說明理由：_。第15頁/共36頁(2)實驗步驟中也有玻璃棒攪拌的操作，其目的是使_，以減少實驗誤差。(3)如果用曲線圖的方式記錄實驗結果，在現有的如果用曲線圖的方式記錄實驗結果，在現有的條件下，當橫坐標表示條件下

8、，當橫坐標表示pH，縱坐標表示，縱坐標表示_時，實驗操作和記錄是比較切實可行的。根據你時，實驗操作和記錄是比較切實可行的。根據你對酶特性的了解，在下圖的甲、乙、丙、丁中選對酶特性的了解，在下圖的甲、乙、丙、丁中選擇一個最可能是實驗結果的曲線圖：擇一個最可能是實驗結果的曲線圖：_。若實驗所獲得的最適宜若實驗所獲得的最適宜pHm，請你在所選的曲，請你在所選的曲線圖中標出線圖中標出“m”點的位置。點的位置。第16頁/共36頁【嘗試解答】(1)方法二方法二的操作能夠確保酶的反應環境方法二方法二的操作能夠確保酶的反應環境從一開始便達到實驗預設的從一開始便達到實驗預設的pH(或回答或回答“方法一方法一的操

9、作會在達到預定的操作會在達到預定pH之前就發生了酶的催化之前就發生了酶的催化反應反應”也可以也可以)(2)酶和反應物酶和反應物(果膠果膠)充分地接觸充分地接觸(3)果汁體積甲如圖果汁體積甲如圖第17頁/共36頁【解析解析】因為酶具有高效性，在有關酶的實因為酶具有高效性，在有關酶的實驗的操作中一定要注意在酶與底物混合之前就驗的操作中一定要注意在酶與底物混合之前就要先改變變量要先改變變量(如溫度、如溫度、pH等等)，否則實驗結果，否則實驗結果就不準確。實驗中攪拌的目的都是一致的，使就不準確。實驗中攪拌的目的都是一致的，使酶和反應物酶和反應物(果膠果膠)充分地接觸。果汁的體積便于充分地接觸。果汁的體

10、積便于測量和比較，易作為此實驗的觀察指標。果膠測量和比較，易作為此實驗的觀察指標。果膠酶在催化果膠水解最適宜的酶在催化果膠水解最適宜的pH條件下產生的果條件下產生的果汁是最多的。汁是最多的。第18頁/共36頁【探規尋律】(1)在探究pH影響酶的活性時，也應該注意在混合前酶與底物的pH必須先達到實驗要求的pH。(2)探究最適溫度時，探究最適溫度時，pH為不變量；探究最適為不變量；探究最適pH時，溫度為不變量。第一輪實驗通常設置梯度差時，溫度為不變量。第一輪實驗通常設置梯度差較大，縮小范圍后，在第二輪實驗中可設置較小較大，縮小范圍后，在第二輪實驗中可設置較小的梯度差。的梯度差。第19頁/共36頁跟

11、蹤訓練探究溫度、pH對果膠酶活性的影響和探究果膠酶用量的三個實驗中，實驗變量依次為()A溫度、酶活性、酶用量B蘋果泥用量、pH、果汁量C反應時間、酶活性、酶用量D溫度、溫度、pH、果膠酶用量、果膠酶用量第20頁/共36頁解析：解析：選選D。首先要明確實驗變量、反應變量等。首先要明確實驗變量、反應變量等基本概念，在此基礎上，針對三個探究實驗進行基本概念，在此基礎上，針對三個探究實驗進行分析。實驗一為探究果膠酶的最適溫度，實驗二分析。實驗一為探究果膠酶的最適溫度，實驗二為探究果膠酶的最適為探究果膠酶的最適pH，實驗三為探究果膠酶，實驗三為探究果膠酶的最適用量，從而選出正確答案。的最適用量，從而選出

12、正確答案。第21頁/共36頁探究果膠酶的用量探究果膠酶的用量1實驗原理本實驗是一個探究性的實驗，實驗變量就是果膠本實驗是一個探究性的實驗，實驗變量就是果膠酶的用量，反應變量就是過濾出的果汁的體積。酶的用量，反應變量就是過濾出的果汁的體積。在實驗過程中，要注意控制在實驗過程中，要注意控制pH、溫度、酶催化、溫度、酶催化反應的時間、蘋果泥的用量等無關變量對實驗的反應的時間、蘋果泥的用量等無關變量對實驗的影響。影響。第22頁/共36頁2實驗流程(1)準確稱取純的果膠酶1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg，配制成相等體積的酶溶液，取等量放入9支試管中，依次編號為19號

13、(2)制取蘋果泥并稱45g蘋果泥，分裝入9支試管中，每支試管中分裝5g，依次編號為19號(3)將上述試管放入37的恒溫水浴中平衡內外溫度第23頁/共36頁(4)一段時間后將裝有不同含量的果膠酶的試管分別迅速與各自相對應編號的試管的蘋果泥混合，然后再放入恒溫水浴中(5)記錄反應時間，約20min(6)過濾后測量果汁體積過濾后測量果汁體積盛有蘋果泥的盛有蘋果泥的試管試管123456789盛有果膠酶的盛有果膠酶的試管試管123456789果汁量果汁量(mL)第24頁/共36頁某同學已經探究了果膠酶的最適溫度為45、最適pH為4.8。如果進一步研究果膠酶的最適用量，在合理設置果膠酶的用量梯度之后，通過

14、蘋果泥的出汁量來判斷酶的最適用量，請完成實驗并回答問題。(1)材料用具：制備好的蘋果泥、恒溫水浴裝置、試管、漏斗、濾紙、量筒、試管夾、質量分數為2%的果膠酶溶液、質量分數為0.1%的NaOH和HCl溶液。(2)實驗步驟：取取6支試管，編號支試管，編號16，分別加入，分別加入_，調節調節pH至至4.8。第25頁/共36頁向16號試管中分別加入_，然后放入45恒溫水浴_。_。(3)分析討論：該實驗的自變量是什么？_。如何確定某一果膠酶的最適用量？_。第26頁/共36頁【嘗試解答】(2)等量的蘋果泥不同體積的果膠酶溶液保溫相同時間過濾蘋果泥并記錄果汁的體積(3)果膠酶的用量果膠酶用量增加，果汁體積也

15、增加，當果汁果膠酶用量增加，果汁體積也增加，當果汁增加到一定量，再增加果膠酶用量，果汁體積增加到一定量，再增加果膠酶用量，果汁體積不再改變，則說明該值就是果膠酶最適用量不再改變，則說明該值就是果膠酶最適用量第27頁/共36頁【解析】本題考查了果膠酶的最適用量測定方法及實驗分析。在探究果膠酶的用量時，應該把果膠酶的用量作為自變量，嚴格控制無關變量，即把溫度和pH都控制在最適宜的條件下，還要把反應控制在一定時間之內。果膠酶的用量增多，得到的果汁體積增加，當果汁體積不再改變時，則說明果膠酶已經達到最適用量。【易誤警示】【易誤警示】探究果膠酶的用量一定要在明確探究果膠酶的用量一定要在明確果膠酶催化反應

16、的最適果膠酶催化反應的最適pH和最適溫度的基礎上才和最適溫度的基礎上才能進行，因為能進行，因為pH和溫度都會影響酶的活性。和溫度都會影響酶的活性。第28頁/共36頁跟蹤訓練在“探究果膠酶的用量”實驗中，下列說法不正確的是()A實驗時可配制不同濃度的果膠酶溶液B底物濃度一定時，酶用量越大，濾出的果汁越多C本實驗應控制在適宜溫度和pH條件下D反應液的pH必須相同答案：答案：B第29頁/共36頁思考感悟高溫使酶的活性喪失后，可否再恢復，為什么？【提示】【提示】不能恢復。高溫破壞了酶分子的空間不能恢復。高溫破壞了酶分子的空間結構，對酶造成了不可逆的破壞。結構，對酶造成了不可逆的破壞。第30頁/共36頁

17、(3)注意事項在混合蘋果泥和果膠酶之前進行恒溫處理的目的是保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免混合后的溫度變化，確保實驗結果的準確性。通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶的活性的原理是：果膠酶將果膠分解為小分子物質，可通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反映了果膠酶催化分解果膠的能力的大小。本實驗的實驗對象是酶的活性，溫度作為自變本實驗的實驗對象是酶的活性，溫度作為自變量，屬于探究性的定量實驗。自變量溫度可設置量，屬于探究性的定量實驗。自變量溫度可設置梯度來確定最適值。溫度梯度越小，實驗結果越梯度來確定最適值。溫度梯度越小，實驗結果越精確。精確。第31頁/共36頁特別提醒(1)本實驗仍是對照實驗(相互對照)，每支試管中蘋果泥和果膠酶的用量要嚴格控制相等。(2)嚴格控制各實驗組的嚴格控制各實驗組的pH、操作的程序等。、操作的程序等。第32頁/共36頁(2011年無錫高二檢測)本課題的實驗步驟中，在完成“燒杯中分別加入蘋果泥、試管中分別注入果膠酶溶液、編號、編組”之后，有下面兩種操作：方法一：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合，再把混合液的pH分別調至4、5、610。方法二：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥的pH分別調至4、5、610，再把pH相等的